出租車計(jì)價(jià)器設(shè)計(jì)與制作
???? 設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)出租車計(jì)價(jià)器。調(diào)試時(shí)采用10Hz方波信號(hào)模擬，每個(gè)方波代表10m?；疽螅?br>??? （1）不同情況具有不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)
???? 白天 1元/公里??? 晚上? 2元/ 公里?? 途中等待（30s）1元/30s
??? （2）數(shù)據(jù)輸出（6位LED數(shù)碼管顯示）
???? 單價(jià)輸出2位????? 路途輸出2位????? 總金額輸出2位
??? （3）按鍵（3個(gè)）
???? 啟動(dòng)計(jì)價(jià)開關(guān)????? 數(shù)據(jù)復(fù)位（清零）? 白天/晚上轉(zhuǎn)換

3.4.1模塊1：系統(tǒng)設(shè)計(jì)
?（1）分析任務(wù)要求，寫出系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路
???? 通過分析，需要實(shí)現(xiàn)四個(gè)主要的功能模塊，分別為脈沖計(jì)數(shù)模塊、定時(shí)器計(jì)時(shí)模塊、按鍵的處理以及數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描等功能。
???? 定時(shí)器計(jì)時(shí)模塊主要完成途中等待（即沒有脈沖來時(shí)）30秒的計(jì)時(shí)。在啟動(dòng)鍵按下后，定時(shí)器就不停的計(jì)時(shí)，只要有脈沖來就將計(jì)時(shí)的值清除為零。如果沒有脈沖來，當(dāng)計(jì)時(shí)超過30秒時(shí)，相應(yīng)的總金額要按照收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)價(jià)。
???? 中斷的管理：盡管中斷有嵌套以及優(yōu)先級(jí)的功能，但是由于定時(shí)器已經(jīng)使用一個(gè)了中斷資源，脈沖檢測不宜再采用中斷方式，而是采用查詢方式。由于需要不停的要清除30秒的計(jì)時(shí)，因此，脈沖的計(jì)數(shù)不采用定時(shí)器的計(jì)數(shù)方式。
???? 啟動(dòng)鍵觸發(fā)定時(shí)器開始工作，而定時(shí)器的運(yùn)行可以作為脈沖計(jì)數(shù)的標(biāo)志，只要定時(shí)器計(jì)時(shí)在運(yùn)行，每來一個(gè)中斷都應(yīng)該計(jì)數(shù)。
???? 主程序完成鍵盤的掃描和按鍵的處理，查詢脈沖產(chǎn)生的中斷，并完成脈沖的計(jì)數(shù)。每個(gè)脈沖代表10米，則當(dāng)計(jì)數(shù)到100時(shí)表示1千米的距離，相應(yīng)的總金額要按照收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)價(jià)
?（2）選擇單片機(jī)型號(hào)和所需外圍器件型號(hào)，設(shè)計(jì)單片機(jī)硬件電路原理圖
采用MCS51系列單片機(jī)At89S51作為主控制器，外圍電路器件包括數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立式鍵盤、復(fù)位電路等。硬件電路原理圖如圖3-9所示。

圖3-11 出租車計(jì)價(jià)器的硬件電路原理圖

數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)采用2個(gè)四聯(lián)共陰極數(shù)碼管顯示，由于單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力有限，采用74HC244作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。在74HC244的7段碼輸出線上串聯(lián)100歐姆電阻起限流作用。
獨(dú)立式按鍵使用上提拉電路連接，在沒有鍵按下時(shí)，輸出高電平。P0口用于輸出7段LED共陰極顯示代碼，P2口用于輸出低電平有效的位選碼。0～9的7段LED共陰極顯示代碼：3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH。
??? （3）分析軟件任務(wù)要求，寫出程序設(shè)計(jì)思路，分配單片機(jī)內(nèi)部資源，畫出程序流程圖
軟件的任務(wù)要求包括定時(shí)器的設(shè)置、按鍵的掃描、按鍵的功能處理、脈沖的計(jì)數(shù)、路途等待超30秒的計(jì)時(shí)以及總金額的計(jì)算等。
程序設(shè)計(jì)的思路：使用中斷方式對定時(shí)器的溢出進(jìn)行計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)30秒的計(jì)時(shí)。主程序采用查詢外部中斷標(biāo)志實(shí)現(xiàn)脈沖的計(jì)數(shù)，由于每個(gè)脈沖代表10m,因此，當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)超過100時(shí)，計(jì)價(jià)器按照收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)價(jià)。主程序在初始化變量和定時(shí)器參數(shù)設(shè)置之后，進(jìn)入一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，循環(huán)掃描鍵盤、查詢脈沖的中斷、數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描等功能，當(dāng)脈沖的中斷標(biāo)志被查詢到，若路途等待時(shí)間未超30秒時(shí)，要及時(shí)將路途等待時(shí)間的值清除為零。主程序的流程圖如圖3-12所示。

圖3-12 出租車計(jì)價(jià)器的主程序流程圖
???? 中斷服務(wù)程序主要實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，當(dāng)啟動(dòng)鍵按下之后，定時(shí)器開始工作，用一個(gè)變量對定時(shí)器溢出中斷的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，達(dá)到計(jì)時(shí)功能，該變量在每次脈沖到來時(shí)被清零（在主程序中清零），當(dāng)脈沖長時(shí)間沒有來，則當(dāng)該變量計(jì)數(shù)超過30秒時(shí)，總金額按照途中等待計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)價(jià)。中斷程序的流程圖如圖3-13所示。

圖3-13 出租車計(jì)價(jià)器的中斷服務(wù)程序流程圖

（4）設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件調(diào)試方案、硬件調(diào)試方案及軟硬件聯(lián)合調(diào)試方案
???? 軟件調(diào)試方案：偉福軟件中，在“文件\新建文件”中，新建C語言源程序文件，編寫相應(yīng)的程序。在“文件\新建項(xiàng)目”的菜單中，新建項(xiàng)目并將C語言源程序文件包括在項(xiàng)目文件中。
?在 “項(xiàng)目\編譯”菜單中將C源文件編譯，檢查語法錯(cuò)誤及邏輯錯(cuò)誤。在編譯成功后，產(chǎn)生以 “*.hex”和“*.bin” 后綴的目標(biāo)文件。
硬件調(diào)試方案：在設(shè)計(jì)平臺(tái)中，將單片機(jī)的P1.0-P1.2分別與3個(gè)獨(dú)立式鍵盤通過插線連接起來，將P3.2與脈沖信號(hào)源連接起來。
在偉福中將程序文件編譯成目標(biāo)文件后，將下載線安裝在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，運(yùn)行“MCU下載程序”，選擇相應(yīng)的flash 數(shù)據(jù)文件，點(diǎn)擊“編程”按鈕，將程序文件下載到單片機(jī)的Flash中。
然后，上電重新啟動(dòng)單片機(jī)，檢查所編寫的程序是否達(dá)到題目的要求，是否全面完整地完成試題的內(nèi)容。

3.4.2 程序設(shè)計(jì)
/*晶振：11.0592M? T1-250微秒溢出中斷一次；P3.2(int0)-中斷100次，查詢IE0置位，
? P1^0為啟動(dòng)鍵；P1^1為清除鍵；P1^2為白天/晚上的切換鍵
變量的定義:
? key_val:????? 返回按鍵的值 255-無鍵
? T1_cnt:?????? 定時(shí)器溢出數(shù)計(jì)數(shù)
? cnt_30:?????? 30秒鐘的計(jì)時(shí)
? cnt_distance: 計(jì)算路程
? cnt_cost:???? 總金額
? state_val:??? 狀態(tài):0-白天 1 夜晚
? cost_val[3]:? 收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：白天單價(jià)cost_val[0]=1元/公里；晚上單價(jià)cost_val[1]=2元/公里；
等待單價(jià)cost_val[2]=1元/30s
? led_seg_code：數(shù)碼管7段碼?? */
//-------------------
#include "reg51.h"
unsigned char data cnt_30,cnt_distance,cnt_cost;
unsigned int? data T1_cnt,D_cnt;
unsigned char data key_val,key_val_old;
unsigned char data state_val;
char code cost_val[3]={1,2,1};
char code led_seg_code[10]={0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
//led_seg_code[0-9]代表0-9
//-------延時(shí)-----------------
void delay(unsigned int i)//延時(shí)
{ while(--i);? }
//-------初始化變量------------------
void init_variant() //初始化一些變量的內(nèi)容
{unsigned char i;
?cnt_30=0;?????? //30秒的計(jì)時(shí)
?D_cnt=0;??????? //脈沖的個(gè)數(shù)
?cnt_distance=0; //距離的計(jì)數(shù)
?cnt_cost=0;???? //保存總價(jià)格
}
//-------掃描鍵盤-----------------
unsigned char scan_key()
{? unsigned char i,k;
?? i=P1;
?? if (i==0xff)
?? { k=255; }??? //無鍵按下
?? else????????? //有鍵按下
?? { delay(10); //延時(shí)去抖動(dòng)
???? if(i!=P1)
???? {k=255;}
???? else
???? { switch (i)
?????? { case 0xfe: k=0; break; //P1.0按下，啟動(dòng)鍵
???????? case 0xfd: k=1; break; //P1.1按下，清除鍵
???????? case 0xfb: k=2; break; //P1.2按下，切換鍵
?????? }
????? }
?? }
?? return k;
}
//-------數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描-------------
void led_show()
{unsigned char i,k;
?//-----顯示單價(jià)----
?k=cost_val[state_val];
?i=k%10;?????? //暫存?zhèn)€位
?P0=led_seg_code[i];
?P2=0xbf;
?delay(10);
?i=k%100/10;
?P0=led_seg_code[i];
?P2=0x7f;
?delay(10);
?//-----顯示距離------
?k=cnt_distance;
?i=k%10;?????? //暫存?zhèn)€位
?P0=led_seg_code[i];
?P2=0xf7;
?delay(10);
?i=k%100/10;
?P0=led_seg_code[i];
?P2=0xef;
?delay(10);
?//-----顯示總價(jià)格-----------
?k=cnt_cost;
?i=k%10;?????? //暫存?zhèn)€位
?P0=led_seg_code[i];
?P2=0xfe;
?delay(10);
?i=k%100/10;
?P0=led_seg_code[i];
?P2=0xfd;
?delay(10);
}
//-------計(jì)時(shí)----------------
void? timer1() interrupt 3???? //T1中斷
{ T1_cnt++;
? if(T1_cnt>3999)????? //如果計(jì)數(shù)>3999, 計(jì)時(shí)1s
? {? T1_cnt=0;
???? if(cnt_30<30)???? //沒有超過30秒，繼續(xù)計(jì)時(shí)
???? {cnt_30++;}
???? else????????????? //超過30秒，途中等待計(jì)價(jià)
???? {cnt_30=0;
????? cnt_cost=cnt_cost+cost_val[2];}
? }
}
//---------主程序----------------
main()
{//初始化各變量
?T1_cnt=0;
?state_val=0;
?key_val_old=255;
?init_variant();
?//初始化51的寄存器
?TMOD=0x20; //用T1計(jì)時(shí) 8位自動(dòng)裝載定時(shí)模式，不用T0
?TH1=0x19;? //250微秒溢出一次;?? 250=(256-x)*12/11.0592 -> x= 230.4
?TL1=0x19;
?EA=1;????? //開中斷
?ET1=1;????
?TR1=0;???? //定時(shí)器T0
?TCON=0x01; //Int0中斷取邊沿觸發(fā)模式
?while(1)
?{ key_val=scan_key();? // 255;//
?? if (key_val!=key_val_old)
?? { key_val_old=key_val;
???? if (key_val!=255)
???? { switch (key_val)
?????? { case 0: //啟動(dòng)鍵
??????????????? TR1=1;????????? //啟動(dòng)計(jì)時(shí)，TR1=1為啟動(dòng)了的標(biāo)志
???????? break;
???????? case 1: //清除鍵
??????????????? init_variant(); //清除變量
???????? TR1=0;????????? //關(guān)閉定時(shí)器
???????? break;
???????? case 2: //白天/黑夜的切換
??????????????? if(state_val==0)
??????????????? {state_val=1;}
??????????????? else
??????????????? {state_val=0;}
??????????????? break;
??????? }
???? }
?? }
?? if(IE0==1&& TR1==1) //每來1個(gè)脈沖，中斷一次
?? { IE0=0;
???? cnt_30=0;???????? //30秒的計(jì)時(shí)清零
???? if(D_cnt<100)????
???? {D_cnt++;}
???? else????????????? //計(jì)數(shù)100次，每次10米，表示一公里
???? {D_cnt=0;
????? cnt_distance=cnt_distance+1;
????? cnt_cost=cnt_cost+cost_val[state_val];
???? }
?? }
?? led_show();
?}
}
//-----出租車計(jì)價(jià)器程序結(jié)束------------